Scandium

Scandium

Caractéristiques du scandium

Symbole : Sc
Masse atomique : 44,955 908 ± 0,000 005u
Numéro CAS : 7440-20-2
Configuration électronique : [Ar] 3d¹ 4s²
Numéro atomique : 21
Groupe : 3
Bloc : Bloc d
Famille d’éléments : Métal de transition
Point de fusion : −189,36 °C

Le scandium, élément atomique n°21 de symbole Sc : ses isotopes, ses caractéristiques, ses applications, son histoire et ses occurrences.

Matériau métallique au prix assez élevé, le scandium est classé parmi les terres rares dont il est l’élément le plus léger (avec les lanthanides et l’yttrium). Il est effectivement tout aussi moins dense que l’aluminium. Il s’agit d’un élément chimique portant le numéro 21 dans le tableau de classification périodique des éléments. Son symbole est Sc et il figure parmi les métaux de transition. Il dispose d’un corps simple qui a un aspect argenté et mou.

Les isotopes du scandium

Il faut savoir que le scandium possède pas moins de 25 isotopes. Ces derniers ont un nombre de masses qui varient entre 36 et 60. On compte également 10 isotopes nucléaires. Parmi celles-ci, seul le ⁴⁵Sc jouit d’une importante stabilité. Celui-ci représente la totalité du scandium présent dans la nature. Cette matière est donc à la fois un élément mononucléidique et monoisotopique. Pour ce qui est de sa masse atomique standard, celle-ci est de 44,955912(6) u.

Les autres isotopes les plus stables sont ⁴⁶Sc, ⁴⁷Sc et ⁴⁸Sc. Ils ont respectivement une demi-vie de 83,8 jours, de 3,35 jours et de 43,7 heures. On en compte d’autres qui possèdent des demi-vies ne dépassant pas quatre heures et inférieures à deux minutes. Le moins stable de tous est le ³⁹Sc avec une demi-vie de moins de 300 nanosecondes. Il faut noter que les isotopes du scandium adoptent une masse atomique qui varie de 39,978 uma (⁴⁰Sc) à 53,963 uma (⁵⁴Sc). Avant ⁴⁵Sc, le mode de désintégration primaire des isotopes est la capture électronique. Après, on parle plutôt d’émission bêta.

Les caractéristiques les plus notables du scandium

Lorsque le scandium est exposé à l’air, il devient jaunâtre. Cela est principalement dû à son caractère métallique mou, trivalent et particulièrement léger. Ses propriétés chimiques oscillent entre celles de l’yttrium et de l’aluminium. En ce qui concerne son état d’oxydation, celui-ci est +3.

Les applications du scandium

Le scandium est caractérisé par une production mondiale plutôt faible. En effet, on ne compte que quelques tonnes sur une année. Son prix est d’ailleurs de 10 000 dollars le kilo. Pour ce qui est de son application, ce matériau est utilisé dans différents domaines.

Il est par exemple employé en guise de source lumineuse pour de la vidéo de nuit ou en intérieur. Dans ce sens, de l’iodure de scandium est ajoutée dans une lampe à halogénure métallique. La lumière obtenue est spectralement comparable à celle du soleil, soit une température de couleur « blanc neutre » de 4 000 kelvins.

Du fait d’une demi-vie relativement courte de 84 jours, on se sert de l’isotope radioactif ⁴⁶Sc comme marqueur. Il est utile durant le craquage pour détecter les fuites de canalisations et dans les raffineries de pétrole.

L’utilisation du scandium dans des applications aérospatiales est étudiée du fait de son point de fusion plus élevé que celui de l’aluminium.

Un alliage d’aluminium qui comporte 2 % de scandium s’emploie couramment dans les productions aéronautiques militaires russes.

Dans l’aluminium, le scandium est le plus puissant antirecristallisant connu. Il s’agit d’une propriété qui intéresse l’industrie aéronautique. À des taux très faibles, il est utile pour la conservation de texture fibrée après plusieurs traitements thermiques par exemple.

Enfin, l’oxyde de scandium Sc₂O₃ peut protéger les surfaces optiques du fait de sa dureté, sa transparence, sa résistance aux UV et à la corrosion.

Les occurrences du scandium

Il faut savoir que les sources de scandium concentré que l’on connaît sont les minerais de gadolinite, d’euxenite et de thortveitite. On en retrouve en petites quantités en Scandinavie. En revanche, le scandium métallique n’est pas disponible naturellement. On note qu’il est le 23^ème élément le plus abondant dans le soleil. Il est seulement le 50^ème sur Terre. Néanmoins, il est présent uniformément dans plus de 800 minéraux sur notre planète.

Le scandium est aujourd’hui un sous-produit issu de la purification de l’uranium. On l’isole de manière industrielle dans un procédé de réduction de fluorure de scandium avec la présence de calcium métallique.